基于ANSYS Workbench的微型数控车床主轴动静态性能分析

数控机床主轴的结构特性对其加工精度具有重要影响。根据自行设计的微型数控车床的主轴结构特征,应用有限元分析软件ANSYS Workbench对其主轴进行了动静态性能分析。通过对微型数控车床主轴的静力分析、疲劳分析的和模态分析,得到其动静态特性参数。在静态特性分析中将轴承约束等效为刚性约束,在模态分析中将轴承约束等效为弹簧单元的弹性约束,求主轴约束模态,进而求其临界转速。求得主轴动静态特性参数均在合理的范围内,验证了主轴设计的合理性,为后续进行微型数控车床整机的动静态特性研究与优化设计奠定了基础。     

基于ANSYS Workbench的数控车床主轴系统热-结构耦合分析

在有限元法与热应力学分析基础上,建立数控车床主轴系统的有限元模型,计算主轴系统热特性分析的边界条件.利用有限元分析软件ANSYS Workbench对主轴系统进行热-结构耦合分析,得到主轴系统的温度场分布和热变形,通过实验验证模型的正确性.同时计算不同主轴转速对主轴系统温升及热变形的影响,分析结果为主轴系统的优化设计及误差补偿提供了一定的依据.     

精密卧式加工中心主轴系统热特性分析

主轴系统的热特性对精密卧式加工中心的加工精度有重要影响.以精密卧式加工中心的主轴系统为主要研究对象,采用有限元软件的热、结构耦合技术仿真计算了主轴系统达到热平衡状态后的温度场分布和热变形.然后结合主轴系统的结构特点,分析了主轴转速、轴承跨距、冷却液流量和冷却液初始温度对主轴系统热特性的影响.结果表明,主轴转速、冷却液流量和冷却液初始温度对主轴系统的温升和主轴端面跳动有重要影响,而轴承跨距的改变影响不大.     

14t摩擦焊机主轴的多工况静动态特性研究

以自行设计的14 t连续驱动摩擦焊机主轴结构为研究对象,应用有限元分析软件对主轴进行多工况下的静动态相关特性研究。在静态特性方面,运用ANSYS的子模型分析技术研究主轴多工况下的刚度、强度与疲劳等静力学特性。与传统研究方法相比较,该方法提高了求解效率与精度。基于此,对焊机主轴结构设计的合理性进行验证。在动态特性方面,对主轴约束模式下的前6阶固有频率进行计算,与临界转速对比后,验证了主轴设计的安全性。     

基于ABAQUS电主轴动静态分析技术

文章基于有限元法建立了电主轴的动力学数学模型,推导了电主轴的动静态特性表达式.结合实例,利用ABAQUS有限元分析软件,计算了某数控机床主轴的静态最大位移,求得该主轴的10阶固有振动频率,1-3阶临界转速;模拟了该主轴1-3阶瞬时振动形态,获得了主轴的结构设计和支承配置优化的理论依据.     

V400型柔性制造模块主轴单元的计算机仿真与分析

建立了柔性制造模块主轴单元的模型并完成装配与运动仿真,利用ANSYS软件对主轴的静态和动态特性进行计算,获得了静态应力分布、变形以及固有频率、振型、临界转速等数据.计算结果表明主轴所承受的最大静态应力远小于材料的屈服强度,静态变形满足加工要求,临界转速大于主轴的最高转速,不会发生共振.     

机床主轴系统的振动特性分析

以某普通车床主轴系统为研究对象,采用有限元分析软件ANSYS建立主轴系统的有限元模型,并进行动态性能分析,得出特定工况及不同结构参数下主轴系统的前8阶固有频率、振型及最大综合变形;分析了支承刚度、支承跨距等结构参数对主轴系统低阶固有振动特性的影响以及对其抗振性能的影响.为机床主轴系统及同类零部件的动态设计及残余应力振动时效工艺提供了有益的分析数据和可行的分析方法.     

关联系统动静态特征端面磨削表面创成机理

目的 关联主轴系统动静态特征,研究端面磨削表面创成机理.方法 以粉末冶金不锈钢316L为研究对象,首先构建关联主轴系统动静态特征的有限元模型,分析主轴系统动静态特征对砂轮端面各位置位移大小的影响.然后基于端面砂轮表面磨粒的位置和尺寸信息,建立端面砂轮磨粒三维空间轨迹方程,推导相邻磨粒运动关系式,采用轮廓搜索法确定端面磨削表面的动静态创成过程.最后,结合端面磨削加工实验,分析端面磨削系统动态、静态特征对加工表面粗糙度与轮廓度的影响规律,阐释加工表面材料去除不均匀的本质,并提出创成表面质量的参数化修正方法.结果 靠近砂轮边缘的磨粒静态退让量大于靠近砂轮中心部分的磨粒静态退让量,但不同位置的磨粒动态振动量差异不大.静态退让量随切深的增加而增大,动态振动量随砂轮转速的增加而增大.结论 砂轮表面磨粒的静态退让性是造成加工表面轮廓度误差的重要因素,同时主轴系统动态振动特征会影响加工表面粗糙度.分析可得,砂轮转速在400 r/min左右,与之匹配无理数转速比的工件转速和较小的法向切深,可提高端面磨削表面质量表征.     

辊环外圆磨床砂轮主轴的转子动力学分析

利用ANSYS建立了两种砂轮主轴的有限元模型,分别对其进行了转子动力学模态分析,得到了坎贝尔图并对结果进行了对比分析。分析结果表明,通过改变影响临界转速的参数、轴的几何参数和轴承的刚性等,使主轴系统的性能达到了预期的设计要求,同时证明,砂轮主轴所使用的圆锥滚子轴承对最高转速的限制,成为砂轮主轴系统转速不能更大幅度提高的根本原因。     

数控机床高速主轴单元动态特性仿真分析

对电主轴建立了较精确的三维有限元建模,经有限元计算分析,获得了电主轴的模态和谐响应特性,研究了电主轴的固有频率、振型和临界转速,对高转速条件下主轴前端及不同特征位置所发生的最大动态位移进行了分析计算,验证了主轴结构设计的合理性.     

超高速磨削主轴系统的动态有限元分析

运用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。针对超高速磨削过程中由转速产生的离心力的影响,先对主轴系统进行了静力分析,然后对其进行模态分析,获得各阶固有频率和振型。通过比较得知:考虑预紧力后,主轴系统固有频率都有提高。通过公式计算获得各阶固有频率所对应的临界转速,为磨削加工时避开共振频率提供理论指导。考虑到磨削力对主轴系统的激振力作用,利用Full法对主轴系统进行谐响应分析,获得了主轴跨中节点随激振力频率变化的幅频响应曲线,识别了产生共振的激振力频率。提出了进一步提高主轴动态特性的工艺措施。     

双气缸自动松拉刀装置电主轴的结构设计及分析

为提高机床加工中心的工作效率,设计了双气缸自动松拉刀装置电主轴,相对于单气缸或油缸的自动松拉刀电主轴系统,该设计更安全可靠且无污染。介绍了双气缸自动松拉刀系统电主轴的基本结构及工作原理,通过ANSYS Workbench分析软件对双气缸电主轴进行有限元仿真分析,并进行试验测试。结果表明:该电主轴松刀力变大,主轴静态刚度满足要求,工作转速远低于其一阶临界转速,前轴承振动速度有效值小于0.6 mm/s、温升小于20℃,证明该电主轴设计合理。     

基于有限元法数控电解车削加工电场特性研究

介绍了通过ANSYS有限元软件分析在不同电压和不同主轴转速下数控电解车削加工时的电场特性。通过仿真分析得到在不同电压和不同主轴转速下的电场分布,实现对阳极型面的预测。     

非导电超硬材料电火花磨削主轴电机变频调速电路的设计

主轴电机速度的控制是非导电超硬材料双电极同步伺服电火花磨削技术中的一个重要环节，它对非导电超硬材料电火花磨削的率高、精度、表面质量和加工成本等都有很大的影响。论文在对该加工技术的工作原理和特点等进行分析研究的基础上，设计出了其主轴电机变频调速电路，对该电路的主电路和驱动保护电路的设计原理、构成和工作特点等进行了研究，给出了该电路的计算机仿真结果。     

A comparative study on the spindle system equipped with synchronous and induction servo motors for heavy duty milling with highly stable torque control

In order to create a higher torque spindle system for productive milling operations, rotational speed stability against the torque disturbance has been studied with respect to the spindle mechanical design parameters, actuator types and spindle control algorithms. The study showed a remarkable difference in the spindle rotational speed stability against torque disturbance between a spindle system equipped with an induction servo motor and a permanent magnet synchronous servo motor. The results of this study have been obtained by theoretical analysis, numerical simulation and physical experiments, and the experimental study showed that the hybrid actuation spindle achieves longer tool life.     

立式加工中心主轴箱静动态特性分析及拓扑优化

主轴箱是立式加工中心的重要部件,其静动态特性对加工中心的加工精度以及平稳性有重要影响。以某型号立式加工中心主轴箱为研究对象,应用SolidWorks建立主轴箱的三维模型,利用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静动态特性分析。根据主轴箱静动态特性分析结果可对主轴箱结构进行优化设计。利用ANSYS Workbench中拓扑优化模块对主轴箱结构进行拓扑优化,根据拓扑优化结果以及实际工作情况,对主轴箱结构进行合理的改进。对比改进前后的分析结果可知:改进后主轴箱质量减少2.3%、最大等效应力减小3.34%,静刚度得到提高,达到优化目的。该研究结果为其他类型机床主轴箱优化设计提供参考     

四叶玫瑰线轨迹光纤连接器端面研磨机设计与仿真

为了获得高精度的光纤连接器端面,基于机构学中的四叶玫瑰线传动机构原理,设计出一台四叶玫瑰线轨迹的光纤连接器端面研磨机。并且利用MATLAB数学模型软件进行机构的运动仿真,获得了不同主轴转速对任意一点瞬时速度的影响规律。结果表明:选择合理的主轴转速可以获得稳定的工况。     

基于ANSYS Workbench的压缩机拆解设备主轴有限元分析

针对大量废弃的家电产品压缩机,设计了一种压缩机智能拆解设备。基于ANSYS Workbench仿真软件对拆解设备的关键部件主轴进行了有限元分析,构建了主轴的三维模型;分析了主轴的静态性能,研究了主轴在工作过程的弯曲刚度和扭转刚度;在实际边界约束条件下对主轴进行了模态分析,得到了主轴的前六阶固有频率和振型,通过一阶临界转速判定了主轴是否存在共振的可能性;以主轴支撑跨距为变量、弯曲刚度为目标,对主轴支撑跨距进行了优化设计。试验结果表明:进行有限元分析和优化后的主轴在压缩机拆解过程中具有良好的精度和稳定性,拆解效果满足要求。     

基于热-结构耦合模型的高速电主轴温升特性分析与实验研究

为解决热变形对主轴寿命及加工精度的影响,对高速电主轴的温升特性进行研究。首先建立了电主轴的热 结构耦合模型,然后利用ANSYS软件进行热态模拟,分析稳态温度场的分布以及电主轴的热变形情况,最后探讨了主轴转速与切削力的变化对电主轴温度的影响。研究结果表明：所用方法可有效模拟电主轴工作过程中温度场分布以及热变形,仿真与实验结果基本一致,为电主轴温度控制提供参考。